[發明專利]一種無刷無位置陀螺電機反電勢信號模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 201410604450.1
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104330735B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 王向進;李國棟;火星;張文泉;李哲;孫平;張志璐;趙朝鋒
• 申請（專利權）人: 李國棟
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明屬于儀器儀表及自動化檢測設備領域，涉及一種無刷無位置陀螺電機反電勢信號模擬裝置及方法。

背景技術

在高精度陀螺儀中，通常采用無位置傳感器永磁無刷直流電動機作為驅動電機。陀螺電機包括電機本體與控制電路兩部分，控制電路是陀螺電機的關鍵部分；傳統的直流力矩電機中轉子位置傳感器使電機的結構變得復雜，因此，在無刷無位置陀螺電機中，應用了無轉子位置傳感器控制的技術，利用反電勢檢測電路取代傳感器，以提高電路和控制復雜性來降低電機的復雜性。同時，為滿足陀螺電機對轉速穩定度的特殊要求，在控制電路中還應用了鎖相環技術。

電機本體與控制電路成閉環控制，各種信號也相互影響，出現故障時，故障定位比較困難。目前該設備在檢測過程中只能判斷陀螺電機能否啟動、轉速是否穩定，但故障定位不具體，無法判斷是電機本體故障還是控制電路故障。一旦出現故障，需購置完好的陀螺電機用于檢測維修，但成本較高，同時控制電路性能無法測試。

發明內容

本發明的目的是提供一種無刷無位置陀螺電機反電勢信號模擬裝置及方法，解決陀螺電機檢測手段匱乏、故障定位困難等問題，實現了對陀螺電機控制電路故障的快速檢測與精確定位，集成化程度高，可擴展性強。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種無刷無位置陀螺電機反電勢信號模擬裝置，包括主控模塊、反電勢信號產生電路、鑒相電路、頻率轉換電路、電流監測電路、人機交互模塊及控制電路；

所述人機交互模塊，其用于向主控模塊發送操作指令，還用于顯示主控模塊發送的處理后的檢測信息；

所述主控模塊，其用于根據接收的人機交互模塊發送的操作指令產生控制信號，并將控制信號發送給反電勢信號產生電路，還用于獲取鑒相電路、頻率轉換電路與電流監測電路的檢測信息，并進行處理，將處理后的檢測信息發送給人機交互模塊；

所述反電勢信號產生電路，其用于根據接收到的控制信號產生反電勢模擬信號，并將反電勢模擬信號發送給所述控制電路；

所述控制電路，其用于將接收到所述反電勢模擬信號作為替代電機本體產生的反電勢信號，并根據反電勢信號的變化輸出脈寬可調的電機驅動信號，再送至反電勢信號產生電路，形成閉環，以模擬無刷無位置電機驅動控制過程；

所述鑒相電路，其用于采集控制電路轉速反饋和基準頻率之間相位差脈沖信號，并根據解調控制電路中跟蹤收斂時間和擾動回復時間，從而生成對所述控制電路穩速控制精度檢測信息發送主控模塊；

所述頻率轉換電路，其用于采集所述控制電路中的反電勢模擬信號頻率，將反電勢模擬信號頻率轉化為電機本體轉速，并生成電機本體的轉速穩定度檢測信息發送給主控模塊；

所述電流監測電路，其用于根據所述控制電路中電機本體繞組電流，通過對電流的跑和非線性進行分析，從而生成控制電路中對外同步控制性能檢測信息發送主控模塊。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述主控模塊包括第一信號接收單元、第一信號生成單元、第一信號發送單元、第二信號接收單元、信號處理單元與第二信號發送單元；

所述第一信號接收單元，其用于接收人機交互模塊發送的操作指令，并將操作指令發送給第一信號生成單元；

所述第一信號生成單元，其用于根據接收到的操作指令生成相應的控制信號，并將控制信號發送給第一信號發送單元；

所述第一信號發送單元，其用于發送控制信號給反電勢信號產生電路；

所述第二信號接收單元，其用于采集所述鑒相電路、頻率轉換電路與電流監測電路發送的檢測信息，并將檢測信息發送信號處理單元；

所述信號處理單元，其用于處理所述鑒相電路、頻率轉換電路與電流監測電路發的檢測信息，生成相應的檢測結果發送給第二信號發送單元；

所述第二信號發送單元，其用于向人機交互模塊發送檢測結果。

進一步，所述人機交互模塊包括指令生成單元與顯示單元；

所述指令生成單元，其用于根據用戶指令生成相應的操作指令；

所述顯示單元，其用于顯示接收到處理后的檢測結果。

進一步，所述主控模塊為ARM主控模塊。

進一步，所述ARM主控模塊為STM32F103C8T6C處理器。

進一步，所述人機交互模塊包括指令生成單元與顯示單元；

所述指令生成單元，其用于根據用戶指令生成相應的操作指令；

所述顯示單元，其用于顯示接收到處理后的檢測結果。